CN106468333B - 使用单个行星齿轮的多模式混合变速器 - Google Patents

使用单个行星齿轮的多模式混合变速器 Download PDF

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Abstract

变速器包括单个行星齿轮组、第一扭矩机、输出构件和耦接至驱动构件的双速齿轮组。单个行星齿轮组包括太阳齿轮、行星架齿轮组和环形齿轮，其中行星架齿轮组可旋转地耦接至输入构件并可旋转地耦接至输出构件，太阳齿轮可旋转地耦接至第一扭矩机的转子，且环形齿轮可旋转地耦接至输入构件并可旋转地耦接至输出构件。输出构件可旋转地耦接至双速齿轮组，所述双速齿轮组被配置成以第一齿轮比和第二齿轮比中的一个进行操作。

Description

使用单个行星齿轮的多模式混合变速器
技术领域
本发明中的概念涉及动力传输装置。
背景技术
动力传输装置用来传递一个或多个原动机与最终驱动***之间的机械动力。已知的原动机包括内燃机和非燃烧扭矩机。最终驱动***可包括传递机械动力以完成工作的差速器或其他齿轮装置、皮带或链条驱动机构或流体***。当车辆采用动力传输装置时，最终驱动***可包括为了牵引作用而将动力传递至车轮的车轴。
发明内容
描述了一种用于传递输入构件与驱动构件之间的机械动力的变速器，且该变速器包括单个行星齿轮组、第一扭矩机、输出构件和耦接至驱动构件的双速齿轮组。单个行星齿轮组包括太阳齿轮、行星架齿轮组和环形齿轮，其中行星架齿轮组可旋转地耦接至输入构件并且可旋转地耦接至输出构件，太阳齿轮可旋转地耦接至第一扭矩机的转子，且环形齿轮可旋转地耦接至输入构件并且可旋转地耦接至输出构件。输出构件可旋转地耦接至双速齿轮组，该双速齿轮组被配置成以第一齿轮比和第二齿轮比中的一个来进行操作。变速器通过将输入构件耦接至环形齿轮、将输出构件耦接至行星架齿轮组和以第一齿轮比操作双速输出齿轮组在输入动力分流模式中以第一最终驱动比进行操作以传递输入构件、驱动构件和第一扭矩机之间的动力。变速器通过将输入构件耦接至行星架齿轮组、将输出构件耦接至环形齿轮和以第二齿轮比操作双速输出齿轮组在输出动力分流模式中以第二最终驱动比进行操作以传递输入构件、驱动构件和第一扭矩机之间的动力。
通过某些最佳方式的以下详述和用于实行如随附权利要求书中限定的、结合附图取得的本教导的其他实施例，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得非常地显而易见。
附图说明
现将通过举例的方式参考附图来描述一个或多个实施例，其中：
图1示意地示出了根据本发明的用于传递原动机与车轴之间的机械动力的多模式变速器的实施例，该多模式变速器包括输入构件、第一和第二扭矩机、单个行星齿轮组、输出构件和双速齿轮箱；
图2示意地示出了根据本发明的用于传递原动机与车轴之间的机械动力的多模式变速器的实施例，该多模式变速器包括输入构件、第一扭矩机、单个行星齿轮组、输出构件和双速齿轮箱，其中第二扭矩机可旋转地耦接至第二差速器(其耦接至第二车轴)以向车辆提供四轮或全轮驱动能力；
图3示意地示出了根据本发明的用于传递原动机与车轴之间的机械动力的多模式变速器的实施例，该多模式变速器包括输入构件、第一和第二扭矩机、单个行星齿轮组、输出构件和双速齿轮箱；以及
图4示意地示出了根据本发明的用于传递原动机与车轴之间的机械动力的多模式变速器的实施例，该多模式变速器包括输入构件、第一扭矩机、单个行星齿轮组、输出构件和双速齿轮箱，其中第二扭矩机可旋转地耦接至第二差速器(其耦接至第二车轴)以向车辆提供四轮或全轮驱动能力。
具体实施方式
详述和图式或图支持并且描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求书进行限定。虽然已详细描述了用于实行本教导的某些最佳方式和其他实施例，但是也存在用于实践随附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。
参考图式，其中相同数字指示贯穿若干视图的相同或对应部分，图1示意地示出了用于传递原动机与耦接至一个或多个车轴75的差速器70之间的机械动力的多模式变速器100的实施例。多模式变速器100包括输入构件10、单个行星齿轮组30、输出构件65以及耦接至差速器70和车轴75以驱动一个或多个车轮的双速齿轮箱60。在各个实施例中，相同的数字指示相同的元件。原动机可包括可旋转地耦接至输入构件10的内燃机。第一非燃烧扭矩机(扭矩机)20和第二非燃烧扭矩机(扭矩机)25分别被集成至多模式变速器100中。在一个非限制性实施例中，并且如本文所述，第一扭矩机20和第二扭矩机25为多相电动马达/发电机，其经由逆变器和各种电连接器以及线束电连接至高电压电能存储装置。第一扭矩机20包括定子22和转子24。第二扭矩机25包括定子26和转子28。本文所用术语“耦接”和相关术语描述了两个或多个元件的机械紧固或连结，此机械紧固或连结使得一个元件的移动(例如，旋转)致使另一个元件对应地移动。本文所用术语“可耦接”和相关术语描述了机械地紧固或连结两个或多个元件使得一个元件的移动(例如，旋转)致使另一个元件对应地移动的能力，其中机械地紧固或连结两个元件的能力利用诸如可控离合器之类的装置得以实现。
输入构件10、第一扭矩机20和第二扭矩机25、单个行星齿轮组30以及双速齿轮箱60与差速器70之间的可旋转耦接和扭矩传递通过分别选择性地启动输入离合器40、输出离合器50和最终离合器62得以实现。在此实施例中，输入离合器40、输出离合器50和最终离合器62为三态离合器装置。可选地，最终离合器62可为双态离合器。第一扭矩机20和第二扭矩机25的操作控制和监测以及输入离合器40、输出离合器50和最终离合器62的控制由控制器12进行控制。
变速器100可配备有各种液压电路和致动器、转速传感器、压力传感器、温度传感器、轴承和其他未在本文中详细描述的已知元件。
术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)以及以存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机访问、硬盘等)的形式存在的相关永久性存储器部件中的任一个或各种组合。永久性存储器部件能够存储以一个或多个软件或固件程序或例程的形式存在的机器可读指令，其为组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及可由提供所描述功能性的一个或多个处理器访问的其他部件。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及监测来自传感器的输入的相关装置，其中这些输入的监测以预设的采样频率进行或作为对触发事件的响应而进行。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语指的是包括刻度和查找表的任何控制器可执行指令集。每一控制器执行控制例程来提供期望功能，包括监测来自感测装置和其他联网控制器的输入以及执行控制和诊断例程来控制致动器的操作。例程可以规则的间隔或响应于触发事件的发生而进行执行。控制器之间和控制器、致动器和/或传感器之间的通信可利用直接有线链路、联网通信总线链路、无线链路或任何另一种合适的通信链路来实现。通信包括以任何合适的形式进行数据信号交换，包括，例如，经由导电介质交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光波导交换光信号等。数据信号可包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号和控制器之间的通信信号。
输入离合器40、输出离合器50和最终离合器62为可控三态离合器装置。在一个实施例中，输入离合器40、输出离合器50和最终离合器62为包括花键和两个背对背地配对的轴环的双侧爪形离合器，以便于在离合器均未同时致动的情形中进行致动。爪形离合器是一种两个旋转构件在其中经由一个构件上的花键或凸段与邻接构件上的对应轴环或凹段之间的过盈进行耦接的离合器。在无限制的情况下，可采用其他离合器装置。输入离合器40可为包括可旋转地耦接至输入构件10的可移动花键42的可控三态装置。可移动花键42沿输入构件10平移至第一状态、第二状态和第三状态，其中此平移通过使用由液压电路或另一合适的致动机构供应的液压压力控制连接至可移动花键42的线性致动器来实现。可移动花键42在被控制为第一状态时可旋转地将输入构件10耦接至第一轴环41，且在被控制为第三状态时可旋转地将输入构件10耦接至第二轴环43。当可移动花键42被控制为第二状态时，输入离合器40处于空档状态中。输出离合器50可为包括可旋转地耦接至输出构件65的可移动花键52的可控三态装置。可移动花键52在被控制为第一状态时可旋转地将输出构件55耦接至第三轴环51，且在被控制为第三状态时可旋转地将输出构件55耦接至第四轴环53。当可移动花键52被控制为第二状态时，输出离合器50处于空档状态中。最终离合器62可为包括可旋转地耦接至输出构件65的可移动花键64的可控三态装置。可移动花键64在被控制为第一状态时可旋转地将输出构件55耦接至第五轴环61，且在被控制为第二状态时可旋转地将输出构件55耦接至第六轴环63。当可移动花键64被控制为第三状态时，最终离合器62处于空档状态中。
行星齿轮组30包括太阳齿轮31和环形齿轮34，其中多个中间行星齿轮32经由行星架33进行耦接。行星齿轮组为本领域技术人员所知。太阳齿轮31优选地与输入构件10同轴，并与第一扭矩机20的转子24可旋转地耦接。行星架33与第一旋转元件36(其与输出离合器50的第四轴环53可旋转地耦接)可旋转地耦接，并与第二旋转元件37(其与输入离合器40的第一轴环41可旋转地耦接)可旋转地耦接。行星架33经由第一旋转元件36与第二扭矩机25的转子28可旋转地耦接。环形齿轮34与第三旋转元件38(其与输入离合器40的第二轴环43可旋转地耦接)可旋转地耦接，并与第四旋转元件39(其与输出离合器50的第三轴环51可旋转地耦接)可旋转地耦接。
双速齿轮箱60为螺旋齿轮对或其他已知的装置，其具有低速齿轮组66和高速齿轮组67，其中低速齿轮组66和高速齿轮组67为交替可选齿轮组，其以平行的方式进行设置，从而导致第一齿轮比和第二齿轮比，其中第一齿轮比和第二齿轮比可基于至如上所述输入构件的耦接进行选择。
当输入离合器40被控制至第一状态时，输入构件10通过接合第一轴环41经由第二旋转元件37可旋转地耦接至行星架33。当输入离合器40被控制至第二状态时，输入构件10通过接合第二轴环43经由第三旋转元件38可旋转地耦接至环形齿轮34。当输入离合器40被控制至第三状态时，输入构件10与行星架33和环形齿轮34两者脱离。
当输出离合器50被控制至第一状态时，输出构件65通过接合第三轴环51经由第四旋转构件39可旋转地耦接至环形齿轮34。当输出离合器50被控制至第二状态时，输出构件65通过接合第四轴环53经由第一旋转构件36可旋转地耦接至行星架33。当输出离合器50被控制至第三状态时，输出构件65与行星架33和环形齿轮34两者脱离。
因此，如本文所述，第一电机20机械地耦接至太阳齿轮31，且第二电机25机械地耦接至行星架33，输入构件10选择性地机械耦接至环形齿轮34和行星架33，且输出构件65选择性地机械耦接至环形齿轮和行星架33。在一个可选实施例中，第一电机20可机械地耦接至太阳齿轮31，第二电机25可机械地耦接至环形齿轮34，输入构件10可选择性地机械耦接至环形齿轮34和行星架33，且输出构件65可选择性地机械耦接至环形齿轮和行星架33。在另一可选实施例中，第一电机20可机械地耦接至行星架33，第二电机25可机械地耦接至太阳齿轮31，输入构件10可选择性地机械耦接至环形齿轮34和太阳齿轮31，且输出构件65可选择性地机械耦接至环形齿轮34和太阳齿轮31。
第一低速齿轮组66或第二高速齿轮组67经由最终离合器62选择性地耦接至驱动构件68，以将机械动力传递至差速器70。第一齿轮组66包括第五轴环61，当第三离合器62被控制至第一状态时，该第五轴环61选择性地由第三离合器62的盘元件接合；且第二齿轮组67包括第六轴环63，当最终离合器62被控制至第二状态时，该第六轴环63选择性地由最终离合器62的盘元件接合。当最终离合器62被控制至第三状态时，输出构件65与驱动构件68脱离。
在如下的离合器启动表的上下文中可最佳地描述变速器100的操作。
表1
变速器状态包括电动可变变速器状态、全电力(EV)状态、固定齿轮状态、空档和倒档，其通过选择性地启动输入离合器40、输出离合器50和最终离合器62的状态(如表1中详细示出)得以实现。
原动机可包括可旋转地耦接至输入构件10、第一扭矩机20和第二扭矩机25的内燃机，其中第一扭矩机20和第二扭矩机25产生以扭矩和转速形式存在的机械动力。机械动力可以用于牵引作用或推进的正扭矩的形式存在。机械动力还可以反扭矩的形式存在，其可被用于通过第一扭矩机和第二扭矩机中的任一个或两者来进行发电。
电动可变变速器(EVT)状态包括操作，其中经由输入构件10、第一扭矩机20和第二扭矩机25的机械动力输入被传递至驱动构件68，且基于输入构件10和第一扭矩机20的转速确定输出构件65的转速。因此，经由输入构件10的机械动力输入可由来自第一扭矩机20的机械动力补充，以将输出动力提供至驱动构件68，或经由输入构件10的机械动力输入可被分流，以将机械动力供应至第一扭矩机20，并将输出动力提供至驱动构件68。
输入-分流变速器状态为变速器100在其中以高效传动比进行操作的EVT状态，其中最终驱动比由第一扭矩机20的转速确定。从，例如，内燃机输入至输入构件10的机械动力可通过将一部分传递至第一扭矩机20和将一部分传递至输出构件65来进行分流，其中额外的机械动力从第二扭矩机25传递至输出构件65。这通过将输入离合器40控制在第二状态(R)中、将输出离合器50控制至第一状态(C)以及将最终离合器62控制至第一状态(1)得以实现。
输出-分流变速器状态为变速器100在其中以低效传动比进行操作的EVT状态，其中最终驱动比由第二扭矩机25的转速确定。从，例如，内燃机输入至输入构件10的机械动力可连同来自第一扭矩机20的动力一起被传递至输出构件65。来自第二扭矩机20的机械动力可在输出构件65与第一扭矩机20之间分流。这通过将输入离合器40控制在第一状态(C)中、将输出离合器50控制至第二状态(R)以及将最终离合器62控制至第二状态(2)得以实现。
全电力(EV)状态包括操作，其中由第二扭矩机25产生的机械动力被传递至驱动构件68。不存在经由输入构件10的机械动力输入。输出构件65的转速基于第一扭矩机20和第二扭矩机25的转速来进行确定。
固定齿轮状态包括操作，其中经由输入构件10且由第一扭矩机20和第二扭矩机25产生的机械动力以与输入构件10的转速成比例的转速被传递至驱动构件68。
空档状态可通过将最终离合器62控制在打开状态(0)中得以实现。
倒档状态可通过在EV1或EV2中的任一者中进行操作，以及操作第二扭矩机25在相反方向上施加扭矩得以实现。
变速器状态之间的转换可通过将最终离合器62控制至第三、空档状态(0)，并使输出构件65与驱动构件68脱离来同步地实现。这种操作允许第一扭矩机20被控制至某个实现输入离合器40和输出离合器50的同步换档的速度。输出构件65的转速可被控制以同步地接合最终离合器62。
一个示例性升档顺序包括通过释放最终离合器62(即将最终离合器62控制至空档状态(0)，然后控制第一扭矩机20和第二扭矩机25以同步输入离合器40和输出离合器50的元件)来从输入-分流变速器状态转换至输出-分流变速器状态。同步之后，输入离合器40从第二状态(R)转换至第一状态(C)，且输出离合器50从第一状态(C)转换至第二状态(R)。第一扭矩机20和第二扭矩机25被控制以同步具有低速齿轮组66的输出构件65的转速。同步之后，最终离合器62应用于第一状态(1)中。
一个示例性降档顺序包括通过释放最终离合器62(即将最终离合器62控制至空档状态(0)，然后控制第一扭矩机20和第二扭矩机25以同步输入离合器40和输出离合器50的元件)来从输出-分流变速器状态转换至输入-分流变速器状态。同步之后，输入离合器40从第一状态(C)转换至第二状态(R)，且输出离合器50从第二状态(R)转换至第一状态(C)。第一扭矩机20和第二扭矩机25被控制以同步具有高速齿轮组67的输出构件65的转速。同步之后，最终离合器62应用于第二状态(2)中。
图2示意地示出了与参照图1示出的多模式变速器100相似的多模式变速器200的另一实施例。多模式变速器200与参照图1进行描述的多模式变速器100的不同之处在于：多模式变速器200仅采用第一扭矩机20，其中第二扭矩机125包括定子126和转子128，其经由旋转构件130可旋转地耦接至齿轮组160，该齿轮组160可旋转地耦接至第二差速器170(其耦接至第二车轴175)，从而向车辆提供四轮或全轮驱动能力。因此，在本实施例中，第二扭矩机125未耦接至第一旋转构件36，其中第一旋转构件36耦接至行星齿轮组30。在如下的离合器启动表的上下文中可最佳地描述变速器200的操作。
表2
变速器状态包括电动可变变速器状态、全电力(EV)状态、固定齿轮状态、空档和倒档，其通过选择性地启动输入离合器40、输出离合器50和最终离合器62的状态(如表2中详细示出)来获得实现。倒档可在EV或EVT2中的任一者中获得实现，其中第二扭矩机125***作来在相反或向后方向上施加扭矩。在本实施例中，第二扭矩机125的转速与车辆速度成比例。
图3示意地示出了用于传递原动机与车轴之间的机械动力的多模式变速器300的另一实施例，该多模式变速器300包括输入构件310、单个行星齿轮组330、以第一输出构件365和第二输出构件362的形式存在的输出构件以及耦接至差速器370(其耦接至车轴375)以驱动一个或多个车轮的可控双速齿轮箱360。原动机可包括可旋转地耦接至输入构件310的内燃机。第一扭矩机320和第二扭矩机325分别被集成至多模式变速器300中。在一个非限制性实施例中，且如本文所述，第一扭矩机320和第二扭矩机325为多相电动马达/发电机，其经由逆变器和各种电连接器以及线束电连接至高电压电能存储装置。第一扭矩机320包括定子322和转子324。第二扭矩机325包括定子326和转子328。输入构件310、第一扭矩机320和第二扭矩机325、单个行星齿轮组330以及双速齿轮箱360与差速器370之间的可旋转耦接和扭矩传递通过分别选择性地启动第一输入离合器340和第二输入离合器345以及分别选择性地启动第一输出离合器350和第二输出离合器355来获得实现。在本实施例中，第一输入离合器340和第二输入离合器345以及第一输出离合器350和第二输出离合器355为包括所施用状态和打开状态的双态离合器装置。第一扭矩机320和第二扭矩机325的操作和监测以及第一输入离合器340和第二输入离合器345及第一输出离合器350和第二输出离合器355的控制由控制器312进行控制。多模式变速器300可配备有各种液压电路和致动器、转速传感器、压力传感器、温度传感器、轴承和操作所必需的未在本文中详细描述的其他已知元件。
在一个实施例中，第一输入离合器340和第二输入离合器345以及第一输出离合器350和第二输出离合器355可为摩擦板离合器。第一输入离合器340包括当被施用时接合第一圆盘342的第一板341。第二输入离合器345包括当被施用时接合第二圆盘343的第二板344。第一圆盘342和第二圆盘343与输入构件310同心并附接至输入构件310。第一板341和第二板344连接至本文所述的其他元件。第一输出离合器350包括当被施用时接合第三圆盘352的第三板351。第二输出离合器355包括当被施用时接合第四圆盘353的第四板354。第三圆盘352与第一输出构件365同心并附接至第一输出构件365，且第四圆盘353与第二输出构件362同心并附接至第二输出构件362。第二输出构件362与第一输出构件365同心并为第一输出构件365所容纳。第三板351和第四板354连接至本文所述的其他元件。在无限制的情况下，可采用其他合适的离合器装置和配置。
行星齿轮组330包括太阳齿轮331和环形齿轮334，其中多个中间行星齿轮332由行星架333进行耦接。太阳齿轮331优选地与输入构件310同轴，并与第一扭矩机320的转子324可旋转地耦接。
行星架333与第一旋转元件336(其与第二输出离合器355的板354可旋转地耦接)可旋转地耦接，并与第二旋转元件337(其与第一输入离合器340的板341可旋转地耦接)可旋转地耦接。行星架333还经由第一旋转元件336与第二扭矩机325的转子328可旋转地耦接。环形齿轮334与第二输入离合器345的板338可旋转地耦接，并经由旋转构件339与第一输出离合器350的板351可旋转地耦接。
第一输入离合器340在被施用时经由第二旋转元件337将输入构件310可旋转地耦接至行星架333。第二输入离合器345在被施用时使输入构件310与环形齿轮334可旋转地耦接。第一输出离合器350在被施用时使第一输出构件365与环形齿轮334可旋转地耦接，并接合第二高速齿轮组367。第二输出离合器355在被施用时使第二输出构件362与行星架333可旋转地耦接，并接合第一低速齿轮组366。
当第一输入离合器340被控制至第一施用状态时，输入构件310经由第二旋转元件337通过使第一板341与第一圆盘342相接合来可旋转地耦接至行星架333。当第一输入离合器340被控制至第二脱离状态时，输入构件310从第二旋转元件337解耦。当第二输入离合器345被控制至第一施用状态时，输入构件310经由第三旋转元件338通过使第二板344与第二圆盘343相接合来可旋转地耦接至环形齿轮334。当输入离合器340被控制至第三状态时，输入构件310脱离输入离合器340。
当第一输出离合器350被控制至第一施用状态时，第一输出构件365经由第四旋转构件339通过接合第三板351来可旋转地耦接至环形齿轮334。当第一输出离合器350被控制至第二脱离状态时，第一输出构件365从第四旋转构件339解耦。当第二输出离合器355被控制至第一施用状态时，第二输出构件362经由第一旋转构件336通过接合第四板353来可旋转地耦接至行星架333。当第二输出离合器355被控制至第二脱离状态时，第二输出构件362脱离第二输出离合器355。
可控双速齿轮箱360包括第一低速齿轮组366和第二高速齿轮组367。第一低速齿轮组366和第二高速齿轮组367耦接至驱动构件368来以不同的减速比将机械动力传递至差速器370。
在如下的离合器启动表的上下文中可最佳地描述多模式变速器300的操作。
表3
变速器状态包括电动可变变速器状态、全电力(EV)状态、固定齿轮状态、空档和倒档，其通过选择性地启动第一输入离合器340和第二输入离合器345及第一输出离合器350和第二输出离合器355的状态(如表3中详细示出)得以实现。
输入-分流变速器状态为多模式变速器300在其中以高效传动比进行操作的EVT状态，其中最终驱动比由第一扭矩机320的转速确定。从，例如，内燃机输入至输入构件310的机械动力可通过将一部分传递至第一扭矩机320和将一部分传递至输出构件365来进行分流，其中额外的机械动力从第二扭矩机325传递至输出构件365。这通过将输入离合器340控制在第二状态(0)中、将输出离合器350控制至第一状态(1)以及将最终离合器362控制至第一状态(1)得以实现。
输出-分流变速器状态为多模式变速器300在其中以低效传动比进行操作的EVT状态，其中最终驱动比由第二扭矩机325的转速确定。从，例如，内燃机输入至输入构件310的机械动力可连同来自第一扭矩机320的动力一起被传递至输出构件365。来自第二扭矩机325的机械动力可在输出构件365与第一扭矩机320之间分流。这通过将输入离合器340控制在第一状态(1)中、将输出离合器350控制至第二状态(0)以及将最终离合器362控制至第二状态(0)得以实现。
变速器状态之间的转换可通过将第一输出离合器350和第二输出离合器355控制至空档状态(0)以使驱动构件368脱离多模式变速器300来同步地实现。此操作允许第一扭矩机320被控制至某个实现第一输入离合器340和第二输入离合器345的同步换档的速度。输出构件365的转速可被控制以同步地接合第一输出离合器350和第二输出离合器355。
图4示意地示出了与参照图3示出的多模式变速器300相似的多模式变速器400的实施例。多模式变速器400与多模式变速器300的不同之处在于：多模式变速器400只采用第一扭矩机20，且包括定子426和转子428的第二扭矩机425经由旋转构件430可旋转地耦接至齿轮组460，该齿轮组460可旋转地耦接至第二差速器470(其耦接至第二车轴475)，由此向车辆提供四轮或全轮驱动能力。因此，在本实施例中，第二扭矩机425并未耦接至第一旋转元件36，其中第一旋转元件36耦接至行星齿轮组30。在如下的离合器启动表的上下文中可最佳地描述多模式变速器400的操作。
表4
变速器状态包括电动可变变速器状态、全电力(EV)状态、固定齿轮状态、空档和倒档，其通过选择性地启动第一输入离合器340和第二输入离合器345及第一输出离合器350和第二输出离合器355的状态(如表4中详细示出)来获得实现。在本实施例中，第二扭矩机425的转速与车速成比例。
本文所述的多模式变速器的实施例通过在输入-分流EVT模式和输出-分流EVT模式中减小再循环动力来实现具有高能量效率和较小部件体积的紧凑多模式变速器。双速比可控双速齿轮箱60在性能获得改善的情况下扩展了多模式变速器的速度/负载操作范围。
详述和图式或图支持并描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求书进行限定。虽然已详细描述了用于实行本教导的某些最佳模式和其他实施例，但是也存在用于实践随附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于传递输入构件与驱动构件之间的机械动力的变速器，所述变速器包括：
单个行星齿轮组、第一扭矩机、输出构件和耦接至所述驱动构件的双速齿轮组；
所述单个行星齿轮组包括太阳齿轮、行星架齿轮组和环形齿轮，其中所述行星架齿轮组可旋转地耦接至所述输入构件并可旋转地耦接至所述输出构件，所述太阳齿轮可旋转地耦接至所述第一扭矩机的转子，且所述环形齿轮可旋转地耦接至所述输入构件并可旋转地耦接至所述输出构件；以及
所述输出构件可旋转地耦接至所述双速齿轮组，其中所述双速齿轮组被配置成以第一齿轮比和第二齿轮比中的一个来进行操作；
其中所述变速器通过将所述输入构件耦接至所述环形齿轮、将所述输出构件耦接至所述行星架齿轮组和以所述第一齿轮比操作所述双速输出齿轮组来以第一最终驱动比进行操作以传递所述输入构件、所述驱动构件和所述第一扭矩机之间的动力；以及
其中所述变速器通过将所述输入构件耦接至所述行星架齿轮组、将所述输出构件耦接至所述环形齿轮和以所述第二齿轮比操作所述双速输出齿轮组来以第二最终驱动比进行操作以传递所述输入构件、所述驱动构件和所述第一扭矩机之间的动力。
2.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括可旋转地耦接至所述行星架齿轮组以产生可传递至所述行星架齿轮组的机械动力的第二扭矩机。
3.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括：
所述驱动构件，其可旋转地耦接至第一差速器，所述第一差速器可旋转地耦接至第一驱动车轴；以及
第二扭矩机，其可旋转地耦接至第二差速器，所述第二差速器可旋转地耦接至第二驱动车轴。
4.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括经由最终离合器可旋转地耦接至所述双速齿轮组的所述输出构件，所述最终离合器可在第一状态、第二状态或第三状态中进行操作，其中当所述最终离合器处于所述第一状态时，所述输出构件以所述第一齿轮比可旋转地耦接至所述驱动构件，其中当所述最终离合器处于所述第二状态时，所述输出构件以所述第二齿轮比可旋转地耦接至所述驱动构件，且其中当所述最终离合器处于所述第三状态时，所述输出构件脱离所述驱动构件。
5.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括耦接至所述行星架构件的第一输出离合器和耦接至所述太阳齿轮的第二输出离合器，且其中所述输出构件包括第一输出构件和第二输出构件；
其中所述第一输出构件通过启动所述第一输出离合器来以所述第一齿轮比可旋转地耦接至所述驱动构件；
其中所述第二输出构件通过启动所述第二输出离合器来以所述第二齿轮比可旋转地耦接至所述驱动构件；以及
其中当禁用所述第一和第二输出离合器时，所述变速器与所述输出构件解耦。
6.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括通过将所述输入构件耦接至所述行星架齿轮组、将所述输出构件耦接至所述行星架齿轮组以及以所述第一齿轮比控制所述双速齿轮组可以固定齿轮比进行操作以传递所述输入构件、所述驱动构件和所述第一扭矩机之间的动力的所述变速器。
7.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括通过将所述输入构件耦接至所述环形齿轮、将所述输出构件耦接至所述环形齿轮以及以所述第二齿轮比操作所述双速齿轮组可以固定齿轮比进行操作以传递所述输入构件、所述驱动构件和所述第一扭矩机之间的动力的所述变速器。
8.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括输入离合器、输出离合器和最终离合器，其中所述输入离合器、所述输出离合器和所述最终离合器为可以第一状态、第二状态和第三状态中的一个进行操作的三态离合器装置；以及
其中所述输入离合器设置在所述输入构件与所述行星齿轮组之间，使得当所述输入离合器以所述第一状态进行操作时，所述输入构件耦接至所述行星架齿轮组，当所述输入离合器以所述第二状态进行操作时，所述输入构件耦接至所述环形齿轮，以及当所述输入离合器以所述第三状态进行操作时，所述输入构件与所述行星齿轮组解耦；
其中所述输出离合器设置在所述输出构件与所述行星齿轮组之间，使得当所述输出离合器以所述第一状态进行操作时，所述输出构件耦接至所述行星架齿轮组，当所述输出离合器以所述第二状态进行操作时，所述输出构件耦接至所述环形齿轮，以及当所述输出离合器以所述第三状态进行操作时，所述输出构件与所述行星齿轮组解耦；以及
其中所述最终离合器设置在所述输出构件与所述驱动构件之间，使得当所述最终离合器处于第一状态时，所述输出构件耦接至具有以所述第一齿轮比进行操作的所述双速齿轮组的所述驱动构件，当所述最终离合器处于第二状态时，所述输出构件耦接至具有以所述第二齿轮比进行操作的所述双速齿轮组的所述驱动构件，以及当所述最终离合器处于第三状态时，所述输出构件与所述驱动构件解耦。
9.根据权利要求1所述的变速器，其进一步包括第一输入离合器、第二输入离合器、第一输出离合器和第二输出离合器；
其中所述第一输入离合器、所述第二输入离合器、所述第一输出离合器和所述第二输出离合器为各自可以施用状态和打开状态中的一个进行操作的双态离合器装置；
其中所述第一输入离合器设置在所述输入构件与所述行星齿轮组之间，使得当所述第一输入离合器处于所述施用状态时，所述输入构件耦接至所述行星架齿轮组；
其中所述第二输入离合器设置在所述输入构件与所述行星齿轮组之间，使得当所述第二输入离合器处于所述施用状态时，所述输入构件耦接至所述环形齿轮；
其中所述第一输出离合器设置在所述输出构件、所述行星齿轮组和所述双速输出齿轮组之间，使得当所述第一输出离合器处于所述施用状态时，所述环形齿轮经由所述输出构件和以所述第一齿轮比进行操作的所述双速输出齿轮组耦接至所述驱动构件；以及
其中所述第二输出离合器设置在所述输出构件、所述行星齿轮组和所述双速输出齿轮组之间，使得当所述第二输出离合器处于所述施用状态时，所述行星架齿轮组经由所述输出构件和以所述第二齿轮比进行操作的所述双速输出齿轮组耦接至所述驱动构件。
10.根据权利要求9所述的变速器，其中通过选择性地启动所述第一和第二输入离合器及所述第一和第二输出离合器，所述变速器可在全电力状态、电动可变变速器状态、固定齿轮状态、空档状态和倒档状态中进行操作。
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